WEAR RESISTANCE OF HEAT-RESISTANT STEELS HSM-7 AND HSM-10 AFTER ION-PLASMA NITRIDING, LOW-PRESSURE CARBURIZING AND LOW-PRESSURE CARBONITRIDING

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Tribotechnical characteristics of martensitic grade steels HSM-7 (16Cr2Ni3MoVNbNAl) and HSM-10 (13Cr3Ni3Mo2VNbNAl) were analyzed. Steels underwent ion plasma nitriding, low-pressure carburizing and low-pressure carbonitriding. The concept of a two-stage hardening technology has been implemented: the creation of a thermally stable finely dispersed state of steel at the first stage and the use of such a state for accelerated and qualitative saturation of the surface layer with nitrogen or carbon at the second stage. To create an ultra-finely divided state in the samples of steels under investigation, the method of intensive plastic deformation (IPD) was used. The method is based on the grinding of the microstructure due to large shear deformations. IPD was performed by the method of warm precipitation in a die with a degree of deformation of 80 % at a temperature of 700 ℃. The wear resistance tests of the samples were carried out on a special stand with reciprocating motion in the medium of a plastic lubricant material of mating samples having flat friction surfaces at a pressure of 10 MPa and an average velocity of 0,19 m/s. It is shown that HSM-7 and HSM-10 steels after ion-plasma nitriding and vacuum cementation have high wear resistance (wear intensity I  10-10). After low-pressure carbonitriding, the values of the wear intensity of the friction pair samples are almost the same and amount to 0,3·10-10, which is ~3,0 times less than after low-pressure carburizing. As a result of ion-plasma nitriding and low-pressure carbonitriding, a nanostructured surface layer is formed on steel surfaces contributing to wear resistance increase. The ideas concerning nitrided steel score resistance increase are given.

About the authors

Lidiya Ivanovna Kuksenova

Science Institute of Mechanical Engineering named after A.A. Blagonravov of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAS); National Research Center «Kurchatov Institute» (SIC «Kurchatov Institute» – VIAM), SSC RF

Email: lkukc@mail.ru

Ravel Sadrtdinovich Fahurtdinov

Bauman Moscow State Technical University

Maria Sergeevna Alekseeva

Institute of Machines Science named after A.A.Blagonravov of the Russian Academy of Sciences

References

  1. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Алексеева М.С., Данилов В.Д., Смирнов А.Е., Громов В.И. Повышение характеристик механических свойств теплостойких сталей методом активизации процесса азотирования // Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014. № 2. С. 90–96.
  2. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Данилов В.Д., Щербаков Ю.И., Алексеева М.С., Смирнов А.Е., Громов В.И. Механические свойства теплостойких сталей после активизации процесса цементации //Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014. № 4. С. 113–119.
  3. Петрова Л.Г. Наукоемкие технологии в материаловедении: высокотемпературное сквозное азотирование жаростойкой стали // Наукоемкие технологии в машиностроении, 2023. № 9 (147). С. 3–15.
  4. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г. Структура и износостойкость азотированных сталей и сплавов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, 518 с.
  5. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Смирнов А.Е., Громов В.И., Ступников В.В. Исследование износостойкости сталей ВКС-7 и ВКС-10 после вакуумной цементации и вакуумной нитроцементации // Наука и образование, 2013. № 5. С. 345–356.
  6. Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Колмаков А.Г., Рыбакова Л.М. Методы испытаний на трение и износ. М.: Интермет инжиниринг, 2001, 152с.
  7. Kyksenova L.I., Lapteva W.G., Berezina E.W., Gerasimov S.A., Senatorski J. Tribological properties of thoughened and nitrided 38H2MJA steel // Surface Engineering, 2004. № 4. Р. 45–50.
  8. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Крапошин В.С., Лисоцкий И.В., Березина Е.В., Лаптева В.Г. Влияние нанокристаллической фазы нитридов железа на износостойкость азотированной стали 38Х2МЮА // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Машиностроительные технологии», Москва. 2010. ИМАШ РАН. С. 216–218.
  9. Березина Е.В. Разработка технологии формирования наноструктурированного азотированного слоя конструкционных сталей для повышения их износостойкости. Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.т.н. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 16 с.
  10. Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Мичугина М.С., Березина Е.В. Структура поверхностных слоев сталей и износостойкость после разных условий азотирования // Сб. Методы упрочнения поверхностей деталей машин. М.: Красанд, 2008. С. 303–341.
  11. Куксенова Л.И., Симонов В.Н., Алексеева М.С., Пахомова С.А., Козлов Д.А. Исследование трения, износа и противозадирной стойкости тяжелонагруженных азотированных сопряжений // Трение и износ, 2021. Т. 42. № 3. С. 319–328.
  12. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия. 1987. 704 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).